李建偉 朱鵬偉

（鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院，鶴壁 458000）

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變速器振動(dòng)對(duì)汽車噪聲的影響分析

李建偉 朱鵬偉

（鶴壁汽車工程職業(yè)學(xué)院，鶴壁 458000）

摘 要：汽車在行駛過(guò)程中振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，是評(píng)價(jià)該輛汽車性能好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)，該指標(biāo)直接影響乘客乘車的舒適性。車輛在工作中產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器是傳動(dòng)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。因此，汽車如何降低變速器的振動(dòng)逐漸受到了足夠的重視。本文針對(duì)汽車變速器振動(dòng)對(duì)噪聲的影響進(jìn)行初步研究，研究數(shù)據(jù)對(duì)提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量具有較大意義。

關(guān)鍵詞：變速器 噪聲 振動(dòng) 汽車

1 變速器振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理

汽車變速器是由齒輪、軸承、傳動(dòng)軸、同步器及箱體等眾多的零部件組成。由于零部件在機(jī)械制造加工時(shí)存在制造加工誤差、裝配過(guò)程中存在誤差、變速箱齒輪嚙合時(shí)存在彈性形變以及隨著負(fù)載等外界因素變化的影響，易引起齒輪嚙合沖擊而產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的同時(shí)又向汽車輻射噪聲。

齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是變速器發(fā)生振動(dòng)及噪聲的主要來(lái)源。在正常工作狀態(tài)下，相互嚙合的漸開(kāi)線齒輪的輪齒在嚙合點(diǎn)處的線速度大小和方向是不一樣的。漸開(kāi)線齒輪正確嚙合必須滿足齒輪嚙合公法線處的線速度相等。齒輪在嚙合點(diǎn)切線方向的線速度不相等，即齒面間存在滑動(dòng)速度，造成兩齒輪轉(zhuǎn)速的不同步。齒面隨著齒輪相對(duì)滑動(dòng)速度呈現(xiàn)由節(jié)點(diǎn)處為0到嚙合起止點(diǎn)最大的周期性變化。相對(duì)滑動(dòng)速度周期性的變化造成脈動(dòng)沖擊。

2 變速器振動(dòng)對(duì)汽車噪聲影響實(shí)驗(yàn)及分析

2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及原理

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括激勵(lì)被測(cè)對(duì)象、信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理、分析與處理等。振動(dòng)噪聲測(cè)試原理如圖1所示。

本實(shí)驗(yàn)采用頻響范圍為1KHz～10KHz的B&K5367型壓電式加速度計(jì)拾取振動(dòng)源信號(hào)，拾取的振動(dòng)信號(hào)通過(guò)YE5852電荷放大器放大，放大信號(hào)由設(shè)定的3個(gè)通道作為振動(dòng)信號(hào)的輸入接口。檢測(cè)中，可采用兩個(gè)電加速度計(jì)分別獲取變速器上測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)，同時(shí)利用ND2聲級(jí)計(jì)檢測(cè)噪聲頻率。然后，通過(guò)3個(gè)傳輸通道將振動(dòng)信號(hào)傳遞至DAS接口箱進(jìn)行過(guò)濾處理，最終將放大和過(guò)濾過(guò)的振動(dòng)信號(hào)輸入PC，由DASJ軟件完成振動(dòng)信號(hào)的自動(dòng)采集。

圖1 振動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)原理圖

2.2 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的選擇級(jí)實(shí)驗(yàn)方法

該實(shí)驗(yàn)的車型為6擋手動(dòng)變速器，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布在汽車駕駛座椅的兩側(cè)、副駕駛座椅兩側(cè)、駕駛員耳朵齊平的位置以及儀表臺(tái)，測(cè)試點(diǎn)從左至右分別記為1至5點(diǎn)。

振動(dòng)噪聲測(cè)試分析系統(tǒng)工作時(shí)，振動(dòng)頻率信號(hào)通過(guò)DAS接口箱，將振動(dòng)頻率信號(hào)放大，并經(jīng)濾波處理后，將處理后的振動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)絇C。通過(guò)設(shè)置檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)的系統(tǒng)采樣頻率、獲取數(shù)據(jù)通道與數(shù)據(jù)顯示窗口的對(duì)應(yīng)關(guān)系、振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)模式等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，數(shù)據(jù)窗口將會(huì)時(shí)時(shí)顯示采樣處振動(dòng)信號(hào)的波形，根據(jù)設(shè)定的系統(tǒng)參數(shù)完成振動(dòng)信號(hào)的自動(dòng)采集。本次實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)使用的是6檔手動(dòng)變速器，對(duì)6個(gè)檔位分別進(jìn)行振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)。

表1 2000轉(zhuǎn)時(shí)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)主要成分

表2 1500轉(zhuǎn)時(shí)各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)主要成分

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本文對(duì)手動(dòng)變速器的6個(gè)擋位的測(cè)試點(diǎn)位置和工況進(jìn)行了振動(dòng)噪聲實(shí)驗(yàn)和分析，為各振動(dòng)信號(hào)統(tǒng)計(jì)出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在6個(gè)擋位和變換不同轉(zhuǎn)速情況下的主要振動(dòng)信號(hào)頻率，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

當(dāng)變速箱轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)均檢測(cè)到603Hz、425Hz、645Hz、1150Hz等頻率信號(hào)的振動(dòng)信號(hào)。第2監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的信號(hào)主要是振動(dòng)幅值大于其他的603Hz頻率信號(hào)，與其監(jiān)測(cè)點(diǎn)相鄰的1、3監(jiān)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)基本相同；第四、五監(jiān)測(cè)點(diǎn)同樣檢測(cè)到603Hz頻率信號(hào)，但該點(diǎn)處信號(hào)振動(dòng)幅值與第1-3監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的頻率信號(hào)相比幅值較小。

信號(hào)603Hz是變速器常見(jiàn)的齒輪副嚙合振動(dòng)信號(hào)。當(dāng)變速器輸入轉(zhuǎn)速為2000rpm和1500rpm時(shí)，通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)分析，變速器各齒輪副相互嚙合頻率產(chǎn)生的振動(dòng)就是加速度信號(hào)頻率；從監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到的聲音信號(hào)分析，當(dāng)變速器轉(zhuǎn)速為1300轉(zhuǎn)時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)頻率均為416Hz，此時(shí)齒輪嚙合的位置為四檔的嚙合頻率；當(dāng)變速器轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的的噪聲信號(hào)頻率分別為603Hz，為四檔齒輪的嚙合頻率；同樣，當(dāng)改變變速器不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，變速器齒輪嚙合頻率能夠與噪聲信號(hào)頻率一一對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)論

本文介紹了汽車變速器振動(dòng)信號(hào)拾取的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)拾取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析可以得出以下結(jié)論：（1）當(dāng)變速器齒輪嚙合頻率與車架固有頻率接近時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生與振動(dòng)信號(hào)同頻率的振動(dòng)；（2）通過(guò)變換擋位改變齒輪嚙合，使嚙合頻率發(fā)生改變，監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到較大幅值的振動(dòng)信號(hào)，說(shuō)明監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)齒輪嚙合振動(dòng)信號(hào)具有放大作用。因此，要降低變速器的振動(dòng)與噪聲，可采取以下措施：第一，加固變速器箱體，從而降低變速器箱體產(chǎn)生的輻射噪聲；第二，提高齒輪的加工精度及裝配精度，不斷提高齒輪嚙合的質(zhì)量，從而減小齒輪在嚙合工程中產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)，不斷提高乘坐的舒適度。

參考文獻(xiàn)

[1]郭利，黃道業(yè).汽車變速器NVH的實(shí)驗(yàn)研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，（4）：20-22，35.

[2]曹雪梅，周彥偉，鄧效忠.弧齒錐齒輪的傳動(dòng)誤差、重合度和噪聲的關(guān)系[J].艦械傳動(dòng)，2003，（2）：43-45.

[3] 龐慶華，杜棟.一種基于灰色理論的企業(yè)信息化水平綜合評(píng)價(jià)方法[J].現(xiàn)代制造工程，2006，（11）：19-22.

[4]王遠(yuǎn)程.階次分析在齒輪變速箱故障診斷中的應(yīng)用[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2006.

Effect of Vibration on Vehicle Noise Transmission Analysis

LI Jianwei,ZHU Pengwei
(Hebi Automotive Engineering Vocational College,Hebi 458000)

Abstract:Car in motion the process of vibration and noise generated by the evaluation is an important indicator of good or bad performance of the motor vehicle, the index directly affect vehicle ride comfort. The main s ource of vehicle vibration in the work produced by the engine and transmission system, the transmission is a m ajor component of the d rive s ystem. Therefore, how to reduce the transmission of vibrations car gradually been enough attention. In t his paper, automotive vibration transmission noise on a preliminary study, study data have greater s ignificance for improving the quality of automotive products.

Key words:transmission,noise,vibration,car